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风筝
发表于: 2019-12-24 18:19:08 | 显示全部楼层

无限反射镜是梦幻般墙壁装饰经常使用的方式。它们看起来很棒,让小孩和成年人都赞叹不已,是展示基本光学原理的一种有趣方式。


随着Arduino和可寻址LED的升级,您可以很容易实现与反射镜交互,并且可以自制。最棒的是,它非常容易制造,而且,如果您能找到玻璃或镜子,也非常便宜。在本篇文章中,我们将向您展示如何制作一个RGB的无限反射镜,大约花费55美元至110美元。


无限反射镜如何工作?

无限反射镜包含一个反射100%光的常规反射镜,但是您看到的镜子表面实际上是反射率不到90%的单向反射镜。

How an infinity mirror works..jpg

无限反射镜的工作原理。


上面的示例显示了50%的反射镜,但我建议反射率达到65-70%,这与我所看到的示例相比似乎效果更好。原理是相同的,但真正的窍门是两个反射镜之间的光源或LED。一些光穿过单向反射镜,但是其余的光无限地反射回来,每次都变得越来越暗。


通过使用透射率较低的单向反射镜,效果会更加缓慢地变暗,并且反射镜会随着LED反射的增加而变得“更深”。最终,您将一遍又一遍地获得大量相同LED灯带的虚拟图像,就好像它们更深地进入了镜子一样。这给了它一种似隧道般的幻象,似乎一直延伸到无穷大(因此得名)。

The basic order of mirrors and frames for an infinity mirror..png

无限反射镜的镜子和镜架的基本顺序。


为了使这种幻觉发挥作用,您需要一种将普通反射镜固定在背面的方法,在反射镜的前面装有LED,在LED的前面装有单向反射镜。

A side view of the order of materials in an infinity mirror..png

无限反射镜中材料顺序的侧视图。


可以购买预制的单向镜,但价格昂贵。使用一块带有便宜的窗户着色膜的玻璃要便宜得多,并且可以控制反射率。


注意:您可以尝试使用透明的塑料,但是与玻璃相比,使用起来更加困难,因为这些薄膜往往会在塑料上起泡并留下许多可见的痕迹。而且,塑料很容易被刮擦,从而破坏了幻觉。较低的光学清晰度也会降低效果。


制作无限反射镜需要多少费用?

基于制作的反射镜,能够以约100美元的价格创建BOM。


无限反射镜的大部分成本在于购买玻璃和镜子。如果您选择制作最便宜,则可以购买四包宜家方形镜,然后从一对镜子上取下镜背以制成玻璃,从而将项目成本削减一半。但是,移除镜背可能是一件繁琐的工作,考虑一下此额外步骤的时间/成本分析可能是个好主意。


通过花费约64美元购买定制切割的玻璃和一个匹配的镜子,您可以将无限反射镜制作成任意尺寸-不到24英寸x 24英寸(合110美元)。


注意:12英寸x 12英寸定制切割玻璃仍在60美元左右,因此随着尺寸的增加,成本几乎不会增加。


制作无限反射镜

制作无限反射镜的最简单方法是在木头上铺上不同尺寸的边框,正确放置并固定镜子、LED和玻璃。您可以选择使它更复杂,并在其中隐藏Arduino,但我更喜欢将其保留在外部,以便可以轻松对其进行重新编程。


Home Depot携带MDF(中密度纤维板)和硬质纤维板(基本上是相同的但较大的纤维),使用带锯、router刨机(CNC或其他方式)或合适的激光切割机即可轻松切割。它对于各种DIY项目也非常便宜且有用。如果使用router刨机,则可以使用两个¼“面板和一个¾”面板来制作镜子的整个结构,如图所示。

Side view of the panel and mirror placements..png

面板和镜子位置的侧视图。两个¼“面板和一个¾”面板效果很好。


使用激光切割机,您只能沿着一个方向切割整个面板,这意味着您可以通过堆叠多层⅛“面板而不是仅使用两个¼”面板,并在其中布线来完成相同的操作。

Side view of the panel and mirror placements if you use a laser cutter..png

面板和镜子放置的侧视图(如果使用激光切割机)。


LED灯带设计与放置

我建议将LED凹进镜子前挡板的后面。这样做可以提供比可见LED条更好的光学错觉。如果您选择的话,甚至可以添加一个扩散元素。


您可以制作一个带有30个LED灯带的无限反射镜。使用的LED越多,它们之间的距离就越近,因此,可以实现更平滑的彩虹或色移效果。


如果您将反射镜设为自定义尺寸,请确保调整尺寸,以便每侧固定数量的LED。然后,您可以创建更好的动画,以利用边缘对称性。随意尝试所有合适的尺寸!


只要将玻璃和镜子固定在适当的位置,并且边缘有足够的木料以正确地粘合在一起,效果会很好。您也可以尝试添加由薄金属板或硬木贴面制成的封边条以隐藏图层。进行足够的打磨后,油漆也可能会覆盖线条。


请记住,如果使用CNC铣削方法,则所有内部拐角的半径至少应为铣刨头的半径。如图所示,您需要“固定”四角,玻璃和镜子的四角必须适合。

With the CNC router method, .jpg

使用CNC router方法,确保将玻璃和镜子安装在“ dog骨”角落。


最后,别忘了LED灯带电线需要摆放!您可以在LED所在的部分的侧面钻一个孔,以使电线穿过以在内侧拐角处汇合,也可以在router刨机工具路径中添加一个切口。


电子编程

为了使所有电子组件都能在该项目中工作,需要牢记一些注意事项。让我们看一下如何安全地供电和连接所有设备。


为镜子供电

如果您需要500mA或更低的功耗,则只需要一个USB壁式充电器,以及一条USB电缆即可插入运行您的代码的Arduino,确保将5V线和地线分离到LED上。如果您要使用2A的USB充电器,请断开USB连接器的连接并将5V和GND分开的导线焊接到LED和Arduino,这样,完整的2A电流就可以运行到LED上。


对于超过2A的电源,请按照相同的步骤将电源直接分配给LED。正如Adafruit指示的那样:“将NeoPixel连接到任何带电电源或微控制器时,请务必在未接地之前先接地(-)。相反,分离时最后要断开接地。”

Schematic for connecting .png

将WS2812B LED灯带连接到Arduino的示意图。


将Arduino连接到LED灯条

我在自己的产品中使用了WS2812B LED灯带,它使用的板载芯片与Adafruit的Neopixels相同,但价格却很低。


如果您有更多的LED灯带,需要超过2A的功率,则可能需要遵循Adafruit Neopixel Uberguide的建议,使用滤波电容器,甚至使用电阻,以减轻因插入和拔出而引起的功率尖峰。


When connecting LED strips.png

将LED灯条连接至电源和Arduino时,请始终先连接GND。


无限反射镜代码

最简单方便的方法是使用FastLED库DemoReel100代码提供了一个很好的入门 - 如果您知道自己在做什么,则可以添加、删除甚至创建自己的动画。如果您想深入了解,请添加Wi-Fi或蓝牙模块以增加对反射镜的控制。

ompleted infinity mirror, .jpg

完整的无限反射镜


希望您能乐在其中,并祝大家制作愉快!

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